砷化铟镓多通道检波器水果检测系统之研制.PDF

14 1 2005 3 33 農業機械學刊 第 卷 第 期 年 月 砷化銦鎵多通道檢波器水果檢測系統之研製 1 2 3 蔡兆胤 ，謝俊夫 ，盛中德 1. 國立中興大學生物產業機電工程學系博士班研究生 2. 國立屏東科技大學生物系統工程系副教授 3. 國立中興大學生物產業機電工程學系教授，本文通訊作者 摘 要 目前市售水果近紅外線線上檢測機均使用矽(Si) 質檢波器，該材質受限於檢測 波長之關係，無法檢測高於1100 nm 之波長，文獻記載水果檢測低於1100 nm 之波 長適用於糖度，高於1100 nm 之波長則適用於酸度。砷化銦鎵(InGaAs)檢波器之檢 測波長在 800~1700 nm ，此段波長除可應用於糖度外，依據文獻未來在酸度的應 用性更佳，但砷化銦鎵檢波器具高暗電流，以及光子能量會隨檢測波長增加而變 弱等特性，又衍生出其他問題，致使檢測效果受到考驗。本研究以砷化銦鎵檢波 器，配合照明光源、聚光鏡頭、單光儀及其控制系統，研製一套以 900~1600 nm 波長為範圍之線上型近紅外線水果檢測系統。用光學元件設計系統之照明光源及 聚光鏡頭，以加強系統之檢測信號。經試驗發現檢波器溫度-10℃、曝光時間200ms 、 增益值5 、A/D 轉換12 bits 為系統操作之最佳條件。另使用尼龍板簡化傳統波長校 正方法，建立校正模式之結果為 R2 =0.999 及SEC=1.546 。為瞭解研製系統之檢測 效果，量測 100 顆印度棗之吸收光譜，建立預測糖度之最佳檢量線，得到 R2 、 SECV 、1-VR 及SEC 值各為0.8349 、0.9392 、0.6017 及0.6000 之結果，可證明本套線 上型近紅外線水果檢測系統具有高度準確性之實用價值，能於水果分級上做即時 之內部品質檢測。 關鍵詞 ：近紅外線、聚光鏡頭、單光儀、砷化銦鎵多通道檢波器 DEVELOPMENT OF AN INGAAS MULTICHANNEL TAO DETECTOR INSPECTING SYSTEM FOR FRUIT 1 2 3 Chao-Yin Tsai , Junn-Fu Hsieh , Chung-Teh Sheng 1. Graduate Student, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chung Hsing University. 2. Associate Professor, Department of Bio-Systems Engineering, National Ping Tung University of Science and Technology. 3. Professor, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chung Hsing University, Corresponding Author. ABSTRACT